Por lo general, apuntamos con telescopios a algún objeto que queremos ver con mayor detalle. En la década de 1990, los astrónomos hicieron lo contrario. Apuntaron el telescopio más poderoso de la historia, el telescopio espacial Hubble, a una zona oscura del cielo desprovista de estrellas, gas o galaxias conocidas. Pero en esa franja de la nada, Hubble reveló una vista impresionante: el vacío estaba lleno de galaxias.
Los astrónomos se han preguntado durante mucho tiempo cuántas galaxias hay en el universo, pero hasta el Hubble, las galaxias que podíamos observar eran superadas en número por galaxias más débiles ocultas por la distancia y el tiempo. La serie Hubble Deep Field (los científicos hicieron dos observaciones más ) ofreció una especie de muestra central del universo que se remonta casi al Big Bang. Esto permitió a los astrónomos estimar finalmente que la población galáctica era de al menos alrededor de 200 mil millones.
¿Por qué "al menos"? Porque incluso el Hubble tiene sus límites.
Cuanto más te alejas (y retrocedes en el tiempo), las galaxias se vuelven más difíciles de ver. Una de las causas de esto es la distancia pura que debe recorrer la luz. Una segunda razón se debe a la expansión del universo. La longitud de onda de la luz de los objetos muy distantes se estira (corrida al rojo), por lo que estos objetos ya no se pueden ver en las porciones principalmente ultravioleta y visible del espectro que Hubble fue diseñado para detectar. Finalmente, la teoría sugiere que las primeras galaxias eran más pequeñas y débiles al principio y solo más tarde se fusionaron para formar las estructuras colosales que vemos hoy. Los científicos están seguros de que existen estas galaxias. Simplemente no sabemos cuántos hay.
En 2016, un estudio publicado en The Astrophysical Journal por un equipo dirigido por Christopher Conselice de la Universidad de Nottingham utilizó un modelo matemático del universo temprano para estimar cuántas de esas galaxias aún no vistas acechan más allá de la vista del Hubble. Sumado a las observaciones existentes del Hubble, sus resultados sugirieron que tales galaxias representan el 90 por ciento del total, lo que lleva a una nueva estimación: que puede haber hasta dos billones de galaxias en el universo.
Sin embargo, estas estimaciones son un objetivo en movimiento. A medida que surgen más observaciones, los científicos pueden manejar mejor las variables en juego y aumentar la precisión de sus estimaciones.
Lo que nos lleva a la adición más reciente a la historia.
Después de pasar por Plutón y el extraño objeto del Cinturón de Kuiper, Arrokoth , la nave espacial New Horizons de la NASA está en el borde del sistema solar navegando hacia el espacio interestelar, y recientemente, sacó un Hubble. En un estudio presentado esta semana en la American Astronomical Society y que pronto se publicará en The Astrophysical Journal , un equipo dirigido por los astrónomos Marc Postman y Tod Lauer describió lo que encontraron después de entrenar el telescopio New Horizons en siete astillas de espacio vacío para intentar y medir el nivel de luz ambiental en el universo.
Sus hallazgos, dicen, les permitieron establecer un límite superior en la cantidad de galaxias existentes e indicar que el espacio puede estar un poco menos poblado de lo que se pensaba anteriormente. Según sus datos, el número total de galaxias es más probable en los cientos de miles de millones, no en billones. "Simplemente no vemos la luz de dos billones de galaxias", dijo Postman en un comunicado publicado a principios de semana.
¿Cómo llegaron a su conclusión?
La búsqueda de la oscuridad perfecta
Hay una restricción más en las observaciones de Hubble. No solo no puede resolver directamente las primeras galaxias, sino que ni siquiera puede detectar su luz debido al brillo difuso de la "luz zodiacal". Causada por un halo de polvo que dispersa la luz dentro del sistema solar, la luz zodiacal es extremadamente débil, pero al igual que la contaminación lumínica en la Tierra, puede oscurecer incluso los objetos más débiles del universo temprano.
La nave espacial New Horizons ahora ha escapado del dominio de la luz zodiacal y está mirando el cielo más oscuro hasta ahora fotografiado. Esto ofrece la oportunidad de medir la luz de fondo más allá de nuestra galaxia y compararla con fuentes conocidas y esperadas.
Postman le dijo a The New York Times que ir un orden de magnitud más allá no habría ofrecido una visión más oscura.
"Cuando tienes un telescopio en New Horizons en el borde del sistema solar, puedes preguntarte qué tan oscuro se vuelve el espacio", escribió Lauer. "Usa tu cámara solo para medir el brillo del cielo".
Aún así, la medición no fue sencilla. En un artículo, el astrofísico y escritor Ethan Siegel, que no formó parte del estudio, explica cómo el equipo identificó, modeló y eliminó meticulosamente las contribuciones del “ruido de la cámara, la luz solar dispersa, el exceso de luz estelar fuera del eje, los cristales del empuje de la nave espacial, y otros efectos instrumentales ". También eliminaron las imágenes demasiado cercanas a la Vía Láctea. Después de todo esto, se quedaron con el tenue resplandor del universo, y eso es lo emocionante.
El estudio de 2016 predijo que un universo con dos billones de galaxias produciría unas diez veces más luz de lo que indican las galaxias que hemos observado hasta ahora. Pero el equipo de New Horizons solo encontró el doble de luz. Esto los llevó a la conclusión de que probablemente hay menos galaxias totales al acecho de lo que se pensaba anteriormente, un número más cercano a la estimación original de Hubble.
“Tome todas las galaxias que el Hubble puede ver, duplique ese número, y eso es lo que vemos, pero nada más”, dijo Lauer.
Observación de estrellas: la próxima generación
Estas observaciones de New Horizons no son el final de la historia. Nuestra capacidad para ver el universo más antiguo debería mejorar este año cuando (dedos cruzados) el sucesor del Hubble, el Telescopio Espacial James Webb, se lance y comience a operar.
El JWST está configurado para observar en longitudes de onda más largas que el Hubble y es mucho más grande. Estos atributos deberían permitirle ver aún más atrás e imaginar esas primeras galaxias más pequeñas y débiles. Al igual que el campo profundo del Hubble, si todo está en orden, agregar esas galaxias al censo debería darnos una imagen aún más clara del conjunto.
Cualquiera que sea el número al que finalmente lleguen los científicos, es poco probable que sea algo más que asombrosamente enorme. Incluso unos pocos cientos de miles de millones de galaxias significan que hay una galaxia entera por cada estrella de la Vía Láctea. Sin duda, esta investigación arrojará aún más luz sobre las cuestiones cosmológicas sobre cómo se formó el universo. Pero también planteará la pregunta: en medio del vasto mar de galaxias, estrellas y planetas, ¿somos realmente la única especie que mira y se pregunta si estamos solos?
Créditos de imagen: eXtreme Deep Field / NASA